分析山区人饮工程管材选择及应用评价

李锡文

（禄劝彝族苗族自治县九龙镇农林水综合服务中心水务站 云南禄劝 651500）

0 引言

农村饮水安全工程是保障农村饮水安全、改善生活生产条件、加快新农村建设，促进经济社会可持续发展的社会公益性基础设施。随着新农村建设政策的落实与实施，在改善农民生产生活条件，加快农村各项事业建设发展的进程中，农村“安全饮水”工程一直是新农村四项重要建设任务之一[1]。农村饮水工程最大的问题主要包括水质安全性、传输方式以及供水方式，其中解决传输方式的核心是如何选择性价比较高的管材，来实现农村饮水工程的社会效益与经济效益的最大化[2]。那么这就需要从水利工程学与材料工程学的角度，结合当地自然地理环境、供水需求量、水源水质安全以及供水管材的选择等综合考虑。

1 项目概况

禄劝彝族苗族自治县九龙镇地势呈中部高四周低，石牛山位于镇境中部，向北延伸，形成圆锥状，主峰海拔为2892m，最低点为三江口，海拔1181m，东、南中部大部分海拔在2000m以上，且气候寒冷。西、北部是普渡河沿岸，海拔低，气温高，土地肥袄，水利条件较好是全镇粮食主产区。全镇年平均气温14℃，年平均降雨量1058.9mm。该镇耕地总面积为36435亩，其中水田8580亩，旱地27855亩。全镇人口总数为45780人，其中农业人口总数为43216人，总户数为10750户，其中农业户10544户。粮食作物以玉米、水稻、麦子、洋芋为主；经济作物有烤烟、甘蔗、大白芸豆；经济林果有黄果、桔子、板栗、核桃、桃、梨等。

区域内主要沟渠有6条，流量≥0.3m3/s的沟渠（＜0.3m3/s的沟渠未曾统计，约有400多条）总长75.8km，分别是小马街水库配套大沟17.7km、河东大沟15km、银厂大沟22.5km、民权大沟8km、功德大沟6.6km、木克大沟6km。小（一）型水库两座；坝塘13座。2018年由禄劝彝族苗族自治县发展改革和经济贸易局（项目审批、核准或备案机关名称）以禄发改经【2018】47号文（批文名称及编号）批准，进行禄劝彝族苗族自治县九龙镇供水改扩建工程，完善当地水利设施建设条件。由于人饮工程在输送水质的方式、体量、质量管材路线水文地质条件以及工程造价等方面都有着明显的差别，所以科学合理地选择适应禄劝县彝族苗族自治九龙镇供水改扩建工程供水管材，不但能保障该项目工程顺利建设、有效控制造价，而且可以为当地的新农村建设以及各项经济、社会事业发展奠定坚实的基础。

2 各类管材应用与评价

管材选择的好与坏、合理与否与禄劝彝族苗族自治县九龙镇地区供水扩建工程有着决定性的作用。禄劝彝族苗族自治县九龙镇属于康滇古陆地质，地质构造复杂，加之金沙江、普渡河切割的强烈影响，在境内形成许多断裂褶皱带，常年气温湿热，水资源丰富。因此，选择适应该地区地理环境与水质相匹配的输水管材时除了要关注考虑管材的口径、适应压强等性能以外还要注意其管材的耐腐蚀性、对地形适应性（柔软性）、重量、膨胀系数、抗渗性等特点[3]。根据临近地区安全饮水工程管材的材料以及市场中常用的人饮工程管材选择，确定了夹砂玻璃钢管、聚乙烯管（PE）、硬聚氯乙烯（UPVC）管和预应力钢筋混凝土管等5中材料，进行系统分析研究。各类材料性能及特点如表1所示。

表1 各类管材性能及特点

2.1 建立评价指标体系与数学模型

安全饮水工程管材选择的合理性是由多种因素所决定的，根据这一点结合模糊综合评判方法，对饮水工程管材的多个因素进行综合评价，进而为管材选择提供科学的依据[4]。

将4类管材的性能与特点都作为评判管材的因素集，把功能、性能与价格作为一级指标，按照体现管材功能、体现性能与管材价格把评判因素划分为三类，把一级指标中包含的各因素作为二级指标（亦可作为评判点），进而列出量化评价指标体系如表2所示。

表2 评价指标体系参照

2.2 确定评价对象系数

对前面给出的每一个评价指标，建立一个模糊集合[5]。对表1中的性能与特点进行量化，其中材料成本数值不变，压强与半径取最大值其它内容如三量化参照标准表3所示。

表3 性能赋值

在参照表3的基础上求出4类管材同一项评价因素中各自所占的比值，其中由于材料成本越低，越能体现本工程项目的经济性，所以材料成本所占比值为负数，其它各项比值如聚乙烯管才的“重量”评价因素比值为轻/（较轻+轻+轻+重），参照表3数据可得为4/11，其它各项同理可得表4。

表4 各类管材评价对象系数

2.3 进行综合评价

在多级模糊综合评判中，要根据量化评价体系中的层次结构由最低开始进行逐层次的综合评价[5]。在对每一类管材的功能、性能、成本进行量的确定之后，按照表2的评价指标体系，对照表4中各类管材评价对象系数计算各类管材的综合得分。

式中：A1表示某一类管材的功能值量化总得分；

A1=使用年限系数×0.6+半径×0.2+抗渗能力×0.2；

A2表示某一类管材的性能值量化总得分；

A2=膨胀性×0.2+柔软性×0.1+耐腐蚀性×0.3+压强×0.3+重量×0.1；

A3表示某一类管材的成本值量化总得分；

A3=施工成本×0.4+材料成本×0.6。

从总的得分公式中可以看出，对每一类管材的综合评价都是对其各项性能指标进行的综合系统评价之后的结果。每一类管材的合适与否都是从性能、功能、价格三个角度出发，性能的评价又是根据其柔软性（适应性）、膨胀性、耐腐蚀性、压强等二级指标结合各自对应的系数，进行的综合评价。经过最终的加权平均计算可得出u2＞u3＞u1＞u4，最终选择聚氯乙烯管材最为合适。

3 结语

结合禄劝彝族苗族自治县九龙镇地区的地形地貌等现实情况，以农村山区人饮工程的安全、经济为出发点和落脚点，对4类常见管材的管材适应性、重量、膨胀系数、抗渗能力、施工成本、使用年限、耐腐蚀性、压强、半径以及工程材料成本等进行综合评价分析，最终得出该地区人饮水工程最佳使用材料为聚氯乙烯管材。